浙大中自SunyPCC800小型集散控制系统在氯化铵结晶工艺中的应用

近年来，随着现代化生产的发展，集散控制系统得到了广泛的应用，它与现场仪表，执行机构等经过组合，形成了自动控制系统，提高了工厂的工艺控制水平，降低了产品的能耗，减轻了工人的劳动强度。

一、 概述
2003年10月，我公司从国外引进了四效低温直流式连续蒸发结晶回收碳酸钾生产废水氯化铵项目的工艺，该项目是一项三废综合利用项目，奥斯洛连续蒸发结晶器在碳酸钾行业低浓度氯化铵蒸发中的应用。项目完成后，我公司低浓度氯化铵全部回收。能量消耗从原来的0.35吨汽/吨水降至0.23吨汽/吨水以下，大大低于国内同行的能耗。
主要技术指标：
1. 采用了四效带热泵、直流式降膜低温连续结晶蒸发工艺，每蒸发一吨水耗用生蒸汽0.23吨以下；
2. 氯化铵蒸发，二次蒸汽配备净化装置，使蒸馏水达到排放要求；
3. 采用DCS控制系统。
项目环境效益显著，氯化铵的完全回收，大大减少了氨氮的污染；并且该项目也有较好的经济效益，每吨氯化铵的回收成本比老回收线降低180.87元，回收的氯化铵可作为产品外销，销售形势相当好，以年回收4.4万吨氯化铵计，年可获利润931.24万元。

二、 工艺特点
氯化铵（NH4Cl）又名电盐、盐闹、电器药粉、盐精、卤盐等，是一种白色结晶体或粒状物，在空气中稳定，吸湿、易溶于水随温度的升高在水中溶解度增大。主要用于制作干电池、染色、电镀、精密铸造等方面，也用于农用化肥。NH4Cl的制取在工业上主要是靠蒸发：稀的NH4Cl溶液经过预热后再先后通过四个降膜蒸发器，汽液分离器，蒸掉溶液中过多的水分，得到的浓的NH4Cl溶液，蒸掉的水分随蒸汽被真空泵抽走，浓的NH4Cl溶液再经过连续结晶器冷却、结晶出NH4Cl晶体。原料、主产品、副产品见图


氯化铵连续蒸发结晶工艺主要有以下几点控制要求：

1. 真空度要求较高，系统正常运行时，真空度为-0.95Mpa，其要求需要大气冷凝器中的水位严格控制在20mm左右，其罐体高度为2.5米，只有这样才能保证设备的连续结晶，如图LCA-403为冷凝器的液位控制，H101，H102，H103为蒸发器。






2. 氯化铵易结晶，要求严格控制连续结晶器（H104）的液位，和四只洗汽器的差压（H106，H107，H108，H109），保证物料在结晶器内的液位，从而使晶体的品质达到要求，另外防止双法兰变送器因物料的浮腾而使其在膜盒上结晶，因为氯化铵易结晶，所以易造成洗汽器隔板的堵塞，故要求在洗汽器前后差压达到+25mmH2O时自动喷淋防止结晶，保证系统的真空度。
3. 氯化铵易腐蚀，故在选型时，采用耐腐蚀的元器件。在与物料直接接触的部位，采用带哈氏合金的差变，压变，电磁流量计，以及套管为钛材的热电阻，执行器的阀心为聚四氟。

三、 工艺控制方案
经过认真的调查、论证，公司决定采用浙大中自集成控制股份有限公司自主研发的MicroDCS-SunyPCC800小型集散控制系统。该系统实现过程控制、逻辑控制、顺序控制等功能；具有模块化柔性设计；提供开放数据接口、现场总线与互联网接入；顺应时代发展潮流，吸收最新电子技术、网络技术、控制技术，具有可靠性高、系统开放、构成灵活、界面友好、功能强大、维护简便的特点。
氯化铵蒸发装置I/O点数统计：


各I/O点数主要为压力，温度，流量，液位，控制要求较为严格，系统配置如下：
本系统由现场控制站、操作站（兼作工程师站）各一个组成，控制站安装于1800mm标准机柜内，其内布置高性能冗余控制模板和智能I/O调理模板及冗余电源组件、散热组件、24V电源组件等，可安装于控制室或现场控制机房内。控制站负责采集现场信号，监控重要参数，调理运算并给出控制信号指导阀门动作。控制站内嵌各种高级控制算法模块供系统程序调用，大大提高了控制质量。同时，控制站还负责与上位操作站通讯，传递各参数的实时信息，以人机界面的形式再现工艺情况。
操作站/工程师站采用高可靠性主流工控机配置（美国ICS C-4000系列），运行基于Windows2000的SunyTech工业控制应用软件平台，为用户提供了灵活、方便、强大的组态软件SunyIEC算法编辑器，用户可实现各种控制策略的编程。操作站和控制站通过工业以太网相连，用于对工艺过程的监视、管理，设定或修改工艺参数，打印生产报表等。同时任何参数越限都会在人机界面上体现出来，如发出不同的声光报警信号，提醒操作人员注意。不同的操作人员被分配不同的帐户和密码，拥有不同的操作权限，大大提高系统的安全系数。工程师站用于对系统进行功能组态，组态数据下装，同时也可代替操作员站发挥监视管理的作用。工程师站可接入更高一层的企业管理网络，为企业生产调度、信息共享提供决策支持，实现全厂的综合调度与协调。
系统还配置一台激光打印机(hp6L)，供实时打印生产报表（早报、中报、晚报）和系统报警信息、重要参数历史信息等，为生产操作提供可靠参考。
由SunyPCC800组建的氯化铵蒸发制取集散控制系统网络结构，如图所示：


四、 应用效果
采用了DCS控制系统后，我们产品品质领先于同行业其他公司的产品，产品的能耗有了显著的降低，提高了产品的得率，同时减轻了工人的劳动强度。